粤教版选修35 第二章第三、四节康普顿效应及其解释　光的波粒二象性 课件（21张）.ppt

第三节康普顿效应及其解释第四节光的波粒二象性 第二章波粒二象性 学习目标1 了解康普顿效应及其意义 2 知道光具有波粒二象性 区分光的波动性和粒子性 3 知道光波是概率波 第二章波粒二象性 一 康普顿效应1 康普顿效应用x射线照射物体时 一部分散射出来的x射线的波长会 这个现象称为康普顿效应 按照光的电磁理论 光波波长在散射前后应该不变 光的电磁理论再次遇到了困难 2 光子的动量光电效应揭示出光的 性 每个光子携带的能量为 爱因斯坦进一步提出光子的动量应为p 式中 为光波的波长 变长 粒子 h 3 康普顿效应的意义 1 证明了爱因斯坦光子假说的正确性 2 证明了光子具有 3 证明了光子具有 想一想 太阳光从小孔射入室内时 我们从侧面可以看到这束光 白天的天空各处都是亮的 宇航员在太空中尽管太阳光线耀眼刺目 其他方向的天空却是黑的 为什么 提示 地球上存在着大气 太阳光经大气中的微粒散射后传向各个方向 而在太空的真空环境下 光不再散射 只向前传播 能量 动量 二 光的波粒二象性的本质光既具有 性 又具有 性 单独使用 或 的解释都无法完整地描述光的所有性质 把这种性质称为波粒二象性 三 概率波在光的双缝干涉实验中 每个光子按照一定的 落在感光片的某一点上 的地方落下的光子多 形成亮纹 的地方落下的光子少 形成暗纹 干涉条纹是光子落在感光片上各点的 的反映 这种概率分布就好像波干涉时强度的分布 所以对光的描述说成是一种概率波 在光的量子化现象的领域中 描述光性质的最恰当的语言是 粒子 波动 波 粒子 概率 概率大 概率小 概率分布 概率波 对康普顿效应的理解 1 经典物理的理论无法解释康普顿效应按照经典物理的理论 由于光是电磁振动的传播 入射光将引起物质内部带电粒子的受迫振动 振动着的带电粒子从入射光吸收能量 并向四周辐射 这就是散射光 散射光的频率应该等于带电粒子受迫振动的频率 也就是入射光的频率 因此 散射光的波长与入射光的波长应该相同 不应出现 0的散射光 2 利用光子说解释康普顿效应假定x射线光子与电子发生弹性碰撞 这种碰撞跟台球比赛中的两球碰撞很相似 按照爱因斯坦的光子说 一个x射线光子不仅具有能量e h 而且还有动量 如图所示 这个光子与静止的电子发生弹性斜碰 光子把部分能量转移给了电子 光子能量由h 减小为h 因此频率减小 波长增大 同时 光子还使电子获得一定的动量 这样就圆满地解释了康普顿效应 特别提醒 康普顿效应进一步揭示了光的粒子性 也再次证明了爱因斯坦光子说的正确性 光电效应应用于电子吸收光子的问题 而康普顿效应讨论光子与电子碰撞且没有被电子吸收的问题 单选 2014 荣山中学高二检测 白天的天空各处都是亮的 是大气分子对太阳散射的结果 美国物理学家康普顿由于在这方面的研究而荣获了1927年的诺贝尔物理学奖 假设一个沿着一定方向运动的光子和一个静止的自由电子相互碰撞以后 电子向某一个方向运动 光子沿另一方向散射出去 则这个散射光子跟原来的光子相比 a 频率变大b 速度变小c 光子能量变大d 波长变长 d 1 单选 在康普顿效应中 光子与电子发生碰撞后 关于散射光子的波长 下列说法正确的是 a 一定变长b 一定变短c 可能变长 也可能变短d 决定于电子的运动状态解析 因为光子入射的能量很大 比电子的能量要大得多 碰撞时 动量和能量都守恒 碰后一定是电子的动能增加 光子的能量减少 所以散射光子的波长一定变长 选项a正确 a 对光的波粒二象性的理解 1 光的粒子性的含义 粒子性的含义是 不连续 一份一份 的 光的 粒子 即光子 不同于宏观概念的粒子 但也具有动量和能量 1 当光同其他物质发生作用时 表现出粒子性 2 少量或个别光子易显示出光的粒子性 3 频率高 波长短的光 粒子性特征显著 2 光的波动性的含义 光的波动性是光子本身的一种属性 它不同于宏观的波 它是一种概率波 即光子在空间各点出现的可能性大小 概率 可用波动规律描述 1 足够能量的光 大量光子 在传播时 表现出波的性质 2 频率低 波长长的光 波动性特征显著 3 光的波动性 粒子性是统一的 1 光的粒子性并不否定光的波动性 光既具有波动性 又具有粒子性 波动性 粒子性都是光的本质属性 只是在不同条件下的表现不同 2 只有从波粒二象性的角度 才能统一说明光的各种表现 特别提醒 光的干涉和衍射及偏振说明光具有波动性 而光电效应和康普顿效应是光具有粒子性的例证 单选 关于对光的认识 下列说法正确的是 a 频率高的光是粒子 频率低的光是波b 光有时是波 有时是粒子c 光有时候表现出波动性 有时候表现出粒子性d 光既是宏观概念中的波 也是宏观概念中的粒子 思路点拨 波动性和粒子性是微观粒子 包括光 具有的不可分割的两种固有属性 在不同情况下 一种属性起主要作用 该属性就表现出来或属性显著 但微观粒子的波动性和粒子性与宏观概念中的波和粒子是完全不同的 c 解析 波动性和粒子性是光的两种属性 同时存在 a b均错 光传播时表现出波动性 与粒子作用时表现出粒子性 c对 光与宏观中的波及粒子不相同 d错 2 单选 关于光的波粒二象性 下列说法中不正确的是 a 波粒二象性指光有时表现为波动性 有时表现为粒子性b 光波频率越高 粒子性越明显c 能量越大的光子其波动性越显著d 个别光子易表现出粒子性 大量光子易表现出波动性解析 波粒二象性指光有时候表现出的粒子性较明显 有时候表现出的波动性较明显 或者说在某种场合下光的粒子性表现明显 在另外某种场合下 光的波动性表现明显 个别光子易表现出粒子性 大量光子易表现出波动性 a d说法正确 光的频率越高 能量越高 粒子性相对波动性越明显 b说法正确 c说法错误 c 对光的波粒二象性理解的三个误区误区1 误认为光的波动性和粒子性是孤立存在的产生该误区是由于对光的本性认识不到位造成的 实际上光的波粒二象性即光的波动性和粒子性是同时存在的 只是某些情况下光的波动性明显 粒子性不明显 某些情况下光的粒子性明显 波动性不明显 误区2 误认为光表现出波动性时 就不具有粒子性了 光表现出粒子性时 就不具有波动性了出现该误区是由于对光的波粒二象性的实质理解不透彻造成的 实际上 光的波动性和粒子性都是光的本质属性 光表现出波动性时仍具有粒子性 光表现出粒子性时仍具有波动性 误区3 误认为光在传播过程中 有的光是波 有的光是粒子其原因是没有真正理解光的波粒二象性 事实上 光是一种波 同时也是一种粒子 光具有波粒二象性 并不是有的光是波 有的光是粒子 范例 单选 对光的认识 以下说法正确的是 a 光波和声波的本质相同 都具有波粒二象性b 光既具有波动性 又具有粒子性 两种性质是不相容的c 光表现出波动性时 就不具有粒子性了 光表现出粒子性时 就不具有波动性了d 光的波粒二象性应理解为 在某些场合下光的波动性表现明显 在另外某些场合下 光的粒子性表现明显 d 解析 光波是电磁波 具有波粒二象性 声波是机械波 是振动在介质中的传播 二者本质不同 a错 光的干涉 衍射现象 这属于波的特征 微粒说无法解释 光电效应现象用波动说无法解释 而用光子说可以